1、 34 第五章 WEB 應用程序設計與實現(xiàn) 5.1 WEB 應用程序架構(gòu) 本系統(tǒng) WEB 應用程序使用三層架構(gòu)41實現(xiàn)，其架構(gòu)模型如圖 51 所示。 三層架構(gòu)即表現(xiàn)層、邏輯層、數(shù)據(jù)層分離，在部署上表現(xiàn)為 Web Server（IIS 服務 器） ， 邏輯層對應 Application Server （XML WEB SERVICE） ， 數(shù)據(jù)層對應 Database Server（SQL SERVER） 。 圖 5-1 WEB 應用程序架構(gòu) UI 層：是系統(tǒng)用戶可以直接接觸到的層面，包括可以直接看到的界面和使用 的功能等。 邏輯業(yè)務層：集中于事務的處理過程，也稱之為中間層。 數(shù)據(jù)層：集中于數(shù)據(jù)

2、的處理。 采用三層結(jié)構(gòu)具有高效，便于開發(fā)、維護和擴展的優(yōu)點。 5.2 WEB 應用程序功能結(jié)構(gòu) 基于 C#.NET 的 WEB 程序設計是面向?qū)ο蟮某绦蛟O計， 適合用 UML 描述其 UI 層 客戶端 WEB 瀏覽器 邏輯層 DATA 層 WEB 表單 組件服務 XML WEB SERVICE ADO .NET DBMS 35 程序結(jié)構(gòu)，圖 5-2 為本系統(tǒng)的 WEB 應用程序結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 5-2 WEB 應用程序結(jié)構(gòu) 如圖 5-2 所示，整個 WEB 應用程序解決方案包括 system_function 和 dbop 兩 個項目。 5.2.1 界面項目界面項目 提供實現(xiàn)系統(tǒng)功能的各個界面

3、類，各類的功能如下： 1login.aspx 類：是進入 WEB 在線考試系統(tǒng)的登錄界面；三種類型用戶均 由此界面登錄系統(tǒng)。 2index.aspx 類：考試系統(tǒng)主界面，登錄用戶類型不同，主界面顯示的功能 選項不同。 36 （1）學生用戶：可以查詢已考科目成績，或選擇已選課程在由教務管理設定 的考試時間內(nèi)考試，交卷后系統(tǒng)自動評分，可現(xiàn)場查看分數(shù)，可以修改自己的用 戶信息，如密碼。 （2）教師用戶：可查看學生成績及科目匯總信息，可設定所任教學課程的考 卷參數(shù)（如難度系數(shù)，試題數(shù)目等） ，可修改自己的用戶信息，可錄入所授課程的 規(guī)范試題。試題編號由系統(tǒng)自動生成，試題編號為 8 位，規(guī)則：課程編號

4、4 位 難度系數(shù) 1 位試題序號 3 位（由系統(tǒng)自動產(chǎn)生，同一門課程試題，后三位編號 連續(xù)） 。 （3）管理員：可以刪除學生用戶和教師用戶信息，設置教師用戶權(quán)限，修改 自身用戶信息，導入授課、選課信息和成績表等。 3userinfo_edit.aspx 類：實現(xiàn)對教師、管理員、學生用戶的信息編輯，包括 導入（管理員使用） 、編輯，刪除。 4question_edit.aspx 類：實現(xiàn)對試題的錄入，教師用戶可以選擇所授課程， 錄入各題的題干、選項、答案、分值、難度系數(shù)等。 5test_set.aspx 類：由教師用戶設置課程考試的參數(shù)，以便隨機抽題組卷時 作為組卷依據(jù)。 6test_onlin

5、e.aspx 類：考試主界面，學生可在該界面下完成解題過程，可修 改答案，提交后系統(tǒng)自動評分，并提示考試成績。 7query_grade.aspx 類：分數(shù)查詢，學生用戶可查詢已考各科目的成績，教 師用戶可查詢成績以及匯總和統(tǒng)計信息。 5.2.2 數(shù)據(jù)庫項目數(shù)據(jù)庫項目 項目 dbop 實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作功能，包含五個類，各類完成的功能如下所述。 1DBop 類：數(shù)據(jù)庫操作統(tǒng)一接口，應用程序?qū)?shù)據(jù)庫的訪問均通過該接口 進行，便于程序的移植，調(diào)用規(guī)范。 2grade_course 類：定義課程和成績信息等屬性，以及對相關(guān)信息實現(xiàn)增刪 改的操作方法。 3test_info 類：定義各課程的考試信息屬性

6、，以及相關(guān)表操作的方法代碼。 4question 類：定義試題屬性，以及對 so_question 表實現(xiàn)插入、更新、刪除 操作的方法代碼。 5user_info 類：定義學生用戶，教師用戶和管理員信息屬性，以及對對應 37 表操作的方法代碼。 5.2.3 WEB 應用程序部署應用程序部署 .NET 平臺的一大優(yōu)點是應用程序項目的部署方便，要為基于.NET 的 WEB 在線考試系統(tǒng)生成部署，需要添加一個部署項目 test_setup，此外，結(jié)合本項目實 際需求，為了將后臺數(shù)據(jù)庫 examine 聯(lián)合部署，還需要添加一個數(shù)據(jù)庫的部署項 目 DB_setup，系統(tǒng)的部署架構(gòu)如圖 5-3 所示。 圖

7、 5-3 在線考試系統(tǒng)部署架構(gòu) 在部署項目中，依次將項目 DB_setup、dbop、examine 的主輸出加入部署項 目，DB_setup 項目主要包含 db_install 類，其功能是將 examine 數(shù)據(jù)庫的腳本 examine.sql 在數(shù)據(jù)庫服務器上自動安裝，從而保證整個考試系統(tǒng)安裝方便。 5.3 WEB 應用程序?qū)崿F(xiàn) 5.3.1 login.aspx 類的實現(xiàn)類的實現(xiàn) login.aspx 類的運行界面如圖 5-4 所示，該類主要實現(xiàn)用戶登錄系統(tǒng)，用戶首 先選擇登錄的用戶類型，然后輸入用戶 ID（學生為學號，教師為教師編號，管理 員為管理員編號）和密碼以及驗證碼，即可登錄進入

8、系統(tǒng)主頁面。 在實現(xiàn)該類時對用戶 ID，密碼進行了輸入驗證，要求密碼長度不低于 8 位。 類功能實現(xiàn)的主要代碼如下： 38 private void btnLogin_Click(object sender, System.EventArgs e) try /建立連接 SqlConnection con = new SqlConnection(); con.ConnectionString=System.Configuration.ConfigurationSettings. AppSettingsDSN; con.Open(); /建立 Sql 命令對象 SqlCommand com = n

9、ew SqlCommand(); com.Connection=con; com.CommandType=CommandType.StoredProcedure; com.CommandText = “storeProc_login”; /添加參數(shù)用戶類型 com.Parameters.Add(UserType,SqlDbType.VarChar,10,UserType); com.ParametersUserType.Value = txtUserType.Text; /添加參數(shù)用戶名 com.Parameters.Add(Name,SqlDbType.VarChar,10,UserName

10、); com.ParametersName.Value = txtUserName.Text; /添加參數(shù)用戶密碼 com.Parameters.Add(UserPass,SqlDbType.VarChar,2,UserPassword); com.ParametersUserPass.Value = txtUserPass.Text; /執(zhí)行查詢 SqlDataReader dr = com.ExecuteReader(); /判斷查詢結(jié)果并保存用戶登錄信息 39 bool bExist = false; while(dr.Read() bExist = true; SessionUserI

11、D = dr.GetString(0); SessionUserName = dr.GetString(1); SessionUsertype =txtUsertype.text; if(bExist) Response.Redirect(023Query.aspx); else Response.Write( alert(用戶名稱或密碼錯誤!); con.Close(); Catch ex As Exception Label1.Text = 連接服務器出錯,請重試! End Try 40 圖 5-4 系統(tǒng)登錄界面 該類主要實現(xiàn)用戶登錄系統(tǒng)，用戶首先選擇登錄的用戶類型，然后輸入用戶 ID（學

12、生為學號，教師為教師編號，管理員為管理員編號）和密碼以及驗證碼， 即可登錄進入系統(tǒng)主頁面。 在實現(xiàn)該類時對用戶 ID，密碼進行了輸入驗證，要求密碼長度不低于 8 位。 5.3.2 index.aspx 類的實現(xiàn)類的實現(xiàn) index.aspx 類的運行界面如圖 5-5 所示。 該類實現(xiàn)系統(tǒng)主界面的功能. 1根據(jù)登錄用戶的類型，打開頁面左邊可用的功能選項。學生只可以查詢單 科或所有科目考試成績、選擇任一科目參加考試或修改密碼；教師可選擇相關(guān)科 目進行試題添加、考試設置、查訓所授科目的考試成績或修改密碼。管理員可以 進行密碼修改、管理用戶信息（學生用戶、教師用戶以及管理用戶信息） 、數(shù)據(jù)導 入（學生

13、選課數(shù)據(jù)、教師授課數(shù)據(jù)及相應用戶信息） 。 41 圖 5-5 系統(tǒng)功能主界面 2 顯示用戶登錄信息， 登錄賬戶信息由 login.aspx 類通過 Sessionuser_type， Sessionuser_ID變量傳送，實現(xiàn)會話狀態(tài)數(shù)據(jù)保存。 3課程選擇下拉列表中的選項，由學生所選課程組成，教師用戶的該數(shù)據(jù)項 列表由其所授課程數(shù)據(jù)組成。 4 操作功能選擇和課程選擇將通過會話變量傳送至業(yè)務流的下一個類實現(xiàn)相 應功能。 5.3.3 userinfo_edit.aspx 類的實現(xiàn)類的實現(xiàn) userinfo_edit.aspx 類的運行界面如圖 5-6 所示。 該類主要實現(xiàn)如下功能： 1學生用戶和教

14、師用戶修改密碼，當學生用戶和教師用戶使用時，添加用戶 和刪除用戶按鈕不可用，其 Enabled 屬性為 false。 2管理員可以添加新的三種類型用戶，也可刪除制定用戶的信息。 3頁面所有的文本輸入均使用驗證控件進行輸入驗證。 42 圖 5-6 用戶信息編輯 其中，修改按鈕的單擊事件代碼如下： private void btnUpdate_Click(object sender, System.EventArgs e) string strSql = UPDATE”+ ExcuteSql(strSql); private void ExcuteSql(string strSql) try Sq

15、lConnection con = new SqlConnection(); con.ConnectionString = System.Configuration.ConfigurationSettings.AppSettingsDSN; 43 con.Open(); /執(zhí)行操作 SqlCommand com = new SqlCommand(strSql,con); com.ExecuteNonQuery(); con.Close(); /Response.Write(alert(操作成功!); catch(Exception ee) Response.Write(發(fā)生錯誤:+ee.Mes

16、sage); 5.3.4 question_edit.aspx 類的實現(xiàn)類的實現(xiàn) question_edit 類的運行效果如圖 5-7 所示。 1該頁面實現(xiàn)試題維護課程，任課教師登錄系統(tǒng)進入系統(tǒng)主界面，選擇試題 添加以及相應課程便進入此頁面，同時利用會話變量保存所選課程編號和課程名 稱。 2 該頁面可輸入試題和修改制定課程的試題， 頁面的課程名稱由程序從會話 變量中讀取，其中題目編號由課程編號和試題表情況自動生成，教師只需輸入題 干、選項、難度系數(shù)（默認為 3） 、分值（默認值為 2）和正確答案選項即可完成 試題輸入。 3系統(tǒng)支持單選題和多選題，所有試題均歸一化為選擇題。在輸入題干和選 項時，

17、 用于輸入內(nèi)容的文本框設置了多行屬性， 可自動折行輸入較多的文本內(nèi)容， 同時支持剪貼板的相關(guān)操作。 44 圖 5-7 試題添加頁 其中，下一題按鈕單擊時間的代碼實現(xiàn)添加試題存入試題庫的功能，其事件 代碼如下所示： private void btAddnext_Click(object sender, System.EventArgs e) string strSql = insert into so_question values(+quesID.Text+, +question.text+,+SelectA.text+,+SelcectB.text,+ + SelectC.text+,+Se

18、lectD.text+,+SelcectE.text,+ + SelectF.text+,+style.text+,+answer.text,+ +Fenzhi.text+,; ExcuteSql(strSql); private void ExcuteSql(string strSql) try SqlConnection con = new SqlConnection(); 45 con.ConnectionString= System.Configuration.ConfigurationSettings.AppSettingsDSN; con.Open(); /添加紀錄. SqlCom

19、mand com = new SqlCommand(strSql,con); com.ExecuteNonQuery(); con.Close(); Response.Write( alert(插入成功!); catch(Exception ee) Response.Write(發(fā)生錯誤:+ee.Message); 5.3.5 test_online.aspx 類的實現(xiàn)類的實現(xiàn) test_online.aspx 類的運行效果如圖 5-8 所示。 該頁面是基于.NET 的 WEB 在線考試系統(tǒng)的核心頁面，負責完成自動組卷、 考試以及自動評分三個核心流程。 1 自動組卷： 頁面根據(jù)學生在登錄界面和

20、主界面中保存的會話變量中的課程 編號自動抽題，抽題的參考依據(jù)是考試設置中的難度系數(shù)和試題數(shù)量。將隨機產(chǎn) 生的數(shù)字作為試題編號的后 3 位，按難度系數(shù)和試題數(shù)量從試題庫中提取相應的 試題并實時組成試卷，將試卷保存于加密 cookie 中。 2考生可選擇上一題，下一題逐題做答，也可返回已做過的題目進行修改， 當選擇上一題，下一題時系統(tǒng)自動對剛才的題進行評分，并將各題的得分存放于 加密的 cookie 中。 3學生提交試卷后，系統(tǒng)自動將學生的考試記錄存儲到數(shù)據(jù)庫，并提示本次 考試成績。得分提示如圖 5-9 所示。 46 圖 5-8 在線測試頁 實現(xiàn)頁面的功能程序，主要為上一題和下一題和交卷按鈕。 學

21、生交卷或考試時間到計算考試成績的函數(shù)代碼： private void Button4_Click(object sender, System.EventArgs e)/最后計算分數(shù) try for(qustionNO=0;qustionNO=ExamOnLine.ST_prefer. TotleOfQuestWill -1;qustionNO+) int p1=stuAnswerqustionNO; int p2=System.Convert .ToInt32 (ds.Tablesquestion.RowsqustionNOanswer); if(p1=p2) mark1+=System.Co

22、nvert .ToInt32 (ds.Tablesquestion.RowsqustionNOfenZhi); Response.Redirect (ST_sure.aspx); 47 catch(Exception ee) this.mycatchLeberrors .Text =ee.Message .ToString (); 圖 5-9 成績提交頁 5.3.6 test_set.aspx 類的實現(xiàn)類的實現(xiàn) test_set.aspx 類的效果如圖 5-10 所示。 該頁面用于設置各門課程考試的相關(guān)參數(shù)， 其中， 考試日期由日歷控件選擇， 考試時間由開始和結(jié)束時間輸入，難度系數(shù)從列表框中選

23、擇，題目數(shù)量有用戶輸 入。各輸入均進行必要驗證，以保證數(shù)據(jù)的有效性。 此外，除了添加新的科目考試設置外，還可修改或刪除已有設置。 48 圖 5-10 考試設置頁 5.3.7 query_grade.aspx 類的實現(xiàn)類的實現(xiàn) query_grade.aspx 類的效果如圖 5-11 所示。該頁根據(jù)用戶需求顯示各科成績。 1對學生用戶，顯示其所選課程的成績或已考所有科目的成績； 2對教師用戶，顯示其授課課程的各學生成績以及平均分。相關(guān)參數(shù)來自于 會話變量。 49 圖 5-11 成績查詢頁 5.4 WEB 在線考試系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 5.4.1 WEB.config 配置配置 對 WEB.config

24、的配置關(guān)鍵如下： 使用表單身份認證： 50 2定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫連接字符串 其中，連接字符串的 user ID 和 PWD 子串部分由選擇的登錄用戶類型決定， 一旦登錄類型確定， 系統(tǒng)將自動產(chǎn)生完整的連接字符串并加密后存放于cookie中， 后續(xù)同一會話的連接字符串均使用該加密連接字符串。 5.4.2 WEB 應用程序的安全性應用程序的安全性 為了保證 WEB 應用程序的安全性，采用了以下手段： 1驗證所有的輸入 使用 ASP.NET 提供的 5 種驗證控件以及使用正則表達式(eg,WEB service 參 數(shù))對用戶輸入進行全面驗證，在查詢語句中，使用參數(shù)化的存儲過程和查詢語句 來避免輸入攻

25、擊。 2機密信息加密 對于輸出的重要數(shù)據(jù)（如用戶密碼，連接關(guān)鍵字等）進行加密，對敏感信息 進行必要的加密，加密代碼實例如下： string strEncryPass = System.WEB.Security.FormsAuthentication. HashPasswordForStoringInConfigFile(strPass,md5); 3表單身份驗證 表單身份驗證是指系統(tǒng)：將未經(jīng)身份驗證的請求重定向到一個超文本標記語 言(HTML) 表單，使用戶能夠在其中鍵入他們的憑據(jù)。在用戶提供憑據(jù)并提交該 表單后，應用程序?qū)φ埱筮M行身份驗證，然后系統(tǒng)以 Cookie 的形式發(fā)出身份驗 證票證。

26、此 Cookie 包含憑據(jù)或用于重新獲取標識的密鑰。瀏覽器的后續(xù)請求自 動包含此 Cookie。 利用 ASP.NET 表單身份驗證進行驗證， 如果用戶不正常登錄系統(tǒng)， 將無法使 用在線考試系統(tǒng)的其他功能。表單身份認證的設置如 5.4.1 所示。 4.啟用身份模擬 51 由于學生用戶角色無 student_course 表的 insert 權(quán)限， 因此在學生交卷時啟用 代碼身份模擬，實現(xiàn)成績存儲。 啟用身份模擬的典型示例代碼如下： System.Security.Principal.WindowsImpersonationContext impersonationContext; impers

27、onationContext = (System.Security.Principal.WindowsIdentity)User.Identity).Impersonate(); 身份模擬執(zhí)行完相應的寫入操作后， 應及時使用 undoImpersonation(); 命令 取消身份模擬，恢復用戶權(quán)限。 5.4.3 隨機抽題過程實現(xiàn)隨機抽題過程實現(xiàn) 隨機抽題過程的流程圖如圖 5-12 所 示： 1 系統(tǒng)先根據(jù)考試設置要求的題目數(shù) 量，產(chǎn)生同樣數(shù)量的不重復的隨機數(shù)存放 于數(shù)組 th中，隨機數(shù)的最大值由本門課 程在題庫中編號的最大值決定。 2將 th轉(zhuǎn)化為字符串數(shù)組，分別在 各元素前面加上課程編號和

28、難度系數(shù)字 符。 3 將 2 所得字符串數(shù)組轉(zhuǎn)化為數(shù)字提 交給試題提取程序。 4試題提取程序通過執(zhí)行帶參數(shù)的 SQL 存儲過程返回所要求數(shù)目的記錄組 成 dataset 并將其存放在加密 cookie 中， test_online.aspx 類依次讀取 dataset 中的記 錄顯示于考試頁面。 圖 5-12 隨機組卷過程 52 5.4.4.動態(tài)閱卷評分的實現(xiàn)動態(tài)閱卷評分的實現(xiàn) test_online.aspx 類依次讀取加密 cookie 中存放的 dataset 中的記錄顯示于考試 頁面，頁面每次只顯示一題。 1 當解答完本頁試題時點擊下一頁， 系統(tǒng)評分函數(shù)自動對比該題答案與正確 答案是否

29、相符，如果相符，則將該題分值存入對應 score 數(shù)組元素 scorei，數(shù)據(jù) score 為加密 cookie 存儲。 2 考生點擊上一頁可一次調(diào)出已解答過的題復審或修改答案， 評分方法同 1。 3 當考生交卷或考試結(jié)束時間到， 系統(tǒng)自動將 score 數(shù)據(jù)讀出并累加元素值， 得到考生成績。然后將考生成績記錄存入數(shù)據(jù)庫對應的成績表。 5.4.5 題型歸一化處理題型歸一化處理 本系統(tǒng)的試題結(jié)構(gòu)如圖 5-13 所示。 圖 5-13 試題數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 試題表 so_question 包含 11 個字段。 1quesID 代表試題編號，其編號規(guī)則為課程編號（4 位）難度系數(shù)（1 位） 試題序號（3 位）

30、 ，其中，難度系數(shù)的值對應字段 style 的值，取值范圍為 15， 相應試題難度由低到高，系統(tǒng)默認難度系數(shù)為 3。 2question 字段為題干字段。 3selectAselectF 為選項字段，最多可有 6 個選擇項。 4answer 為試題正確答案，類型為整形。 53 其值為所有正確選項權(quán)值和。各選項的權(quán)值如表 51 所示。 表 5-1 選項全值對應表 選項 selectA selectBselectCselectDselectE selectF 權(quán)值 1 2 4 8 16 32 例如：某題的正確答案為 ABDF， 則 answer 字段的值1283243。 5fenzhi 字段：為本題的得分，默認為 2 分，對選項比較多，且選項內(nèi)容較 多的題目，最多可為 10 分，對于簡答題和程序設計題，均可由此方法轉(zhuǎn)化為多項 選擇題，但應提高其分值。 網(wǎng)絡考試系統(tǒng)一般使用標準化試題，對于單項選擇題，比較簡單，可直接實 現(xiàn)為標準化試題。對于多項選擇題、簡答題、填空題、計算題等題型本系統(tǒng)均按 上述規(guī)則轉(zhuǎn)化為標準化多項選擇題。 5.4.6 自定義控件自定義控件 .NET 系統(tǒng)提供了豐富的 WEB 控件供用戶使用，使用系統(tǒng)控件可極大地提高 程序的開發(fā)效率，同時也使程序設計變得簡單易用